Univerzális gázállandó
A egyetemes, ideál, mól- vagy általános gázállandó (Jelkép: R, Rm vagy R n) az Avogadro-féle konstans (A) és Boltzmann állandója (kB). A terméknek értéke van 8,314472 J mol -1 K -1 becsült szórása 0,000015 J mol -1 K -1 (forrás: CODATA [1]):
| Argon, ar | 208 | 39.94 |
| Szén-dioxid, CO2 | 188.9 | 44.01 |
| Szén-monoxid, CO | 297 | 28.01 |
| Hélium, ő | 2077 | 4.003 |
| Hidrogén, H2 | 4124 | 2.016 |
| Metán, CH4 | 518.3 | 16.05 |
| Nitrogén, N2 | 296.8 | 28.02 |
| Oxigén, O2 | 259,8 | 31,999 |
| Propán, C3H8 | 189 | 44.09 |
| Kén-dioxid, SO2 | 130 | 64.07 |
| levegő | 287 | 28.97 |
| Vízgőz, H2O | 462 | 18.01 |
További ajánlott szakismeretek
Ne hagyja, hogy a statikus elektromosság befolyásolja a mérési pontosságot.
Mi a skálám érzékenysége?
Mi a helyes módszer az ismételhetőség mérlegen történő ellenőrzésére?
Az általános gázállandót az általános gázegyenlet arányossági állandójaként empirikusan határoztuk meg, és itt használjuk az állapotváltozók hőmérséklet, anyagmennyiség, nyomás és térfogat összekapcsolására, de számos más alkalmazásban és képletben is használják. Itt azonban korántsem nyilvánvaló, hogy a moláris gázállandónak az összes ideális gázra ugyanaz az értéke, és ennek következtében egyetemes vagy. Tábornok Gázállandó ott. Feltételezhető, hogy a gáznyomás a gáz molekulatömegétől függ, de ideális gázok esetében ez nem így van. Az a megállapítás, hogy a moláris gázállandó megegyezik a különböző ideális gázokkal, az Avogadro törvényéből következik, amelyet először Amadeo Avogadro feltételezett 1811-ben.
Az univerzális gázállandó elosztva egy bizonyos gáz moláris tömegével a különleges vagy egyedi gázállandó (Képlet szimbólumok: Rs, Rspez)
A moláris tömeg M.L száraz levegő esetén 28,9644 g/mol = 0,0289644 kg/mol. Ez a fajlagos gázállandót eredményezi R.s, levegő levegőből
Mivel a moláris tömeg általában a gáz leggyakoribb paramétere, kerülni kell a fajlagos gázállandó alkalmazását, és helyette az univerzális gázállandót kell használni a moláris tömeggel együtt.
Kísérlet a gázállandó közelítésének megkeresésére
Eszközök
Szükséges felszerelés
- 1 mérőhenger 200 ml
- 1 állvány + bilincs a mérőhengerhez
- 1 akvárium vagy nagy üvegtartály vízzel (szobahőmérsékleten)
- 1 öngyújtó
- 1 hajszárító vagy más, a lehető legjobb szárítási lehetőség
Szükséges mérőeszközök
- Szobahőmérő
- barométer
- Analitikai mérleg
Kísérleti elrendezés
Munkaszabályozás
- Az öngyújtó tömegét a lehető legpontosabban, ideális esetben 10 mg-ra vagy pontosabban mérik, és az értéket 1-es tömegként jegyzik fel.
- Teljesen feltölti a mérőhengert az akváriumból származó vízzel, tetejénél fogva tartja és fejjel lefelé meríti az akváriumba. Ezután a henger állvánnyal van rögzítve.
- Az öngyújtót bemártja az akváriumba, és hagyja, hogy a bután alulról áramoljon az öngyújtóból a mérőhengerbe. Fontos biztosítani, hogy az összes gázbuborék valóban emelkedjen a palackban.
- Miután a henger kb. 130-150 ml-re megtelt, vegye le az öngyújtót és alaposan szárítsa meg hajszárítóval. FIGYELEM! Az öngyújtónak nem szabad túl forróvá válnia (a pattanás veszélye). Ezután határozza meg újra az öngyújtó tömegét, és jegyezze fel az értéket 2. tömegként.
- A mérőhengert lazítják, majd felemelik vagy leeresztik az állórúdra, amíg a hengerben és azon kívül a víz szintje meg nem egyezik. Ez biztosítja, hogy a mérőhenger belsejében lévő nyomás megegyezzen a külső levegő nyomásával.
Végül meghatározzuk a következő értékeket: szobahőmérséklet (szobahőmérő), légnyomás (barométer), pontos térfogat a mérőhengerben (ha nem ismert, töltsön be annyi vizet, amíg a palack meg nem töltődik; a hozzáadott víz térfogata ekkor megegyezik a palack térfogatával), az öngyújtó tömegének csökkenése (1 tömeg mínusz 2 tömeg), a víz telített gőznyomása (a meghatározott szobahőmérséklet segítségével megtalálható az ott található cikk táblázatában).
Feltételezzük, hogy az öngyújtóban a gáz tiszta bután (C4H10). Az öngyújtó tömegcsökkenését elosztjuk a bután moláris tömegével (58 g/mol). Az így kapott érték a bután mol/mol mennyisége.
A bután által a mérőhengerben kifejtett tényleges nyomás kiszámításához le kell vonni a szobahőmérsékleten a víz telített gőznyomását a külső légnyomástól.
Minden értéket kísérletileg meghatároztunk annak érdekében, hogy a következőképpen számíthassuk ki a gázállandót:
Ha most beírja az összes meghatározott értéket (a hőmérséklet Kelvinben, a nyomás Pascal-ban, a térfogat köbméterben és az anyag mennyisége molban) az általános gázegyenlet ezen átalakított formájába, akkor kapunk egy kísérletileg meghatározott R..